일본산업뉴스요약

알루미나 막의 구멍을 자유자재로
수도대학도쿄, 간격과 모양을 제어

수도 대학 도쿄의 마스다(益田) 교수와 야나기다(柳田) 교수팀은 알루미나(산화 알루미늄)의 막에 작은 구멍을 다양한 간격으로 뚫을 수 있는 미세 가공 기술을 개발했다. 알루미늄을 전기 분해하여 전압 등으로 구멍의 간격 및 모양을 자유자재로 제어 할 수 있다. 두 종류의 산성 용액을 섞음으로써 제어할 수 있는 범위를 늘렸으며, 여과 필터 등으로 응용이 예상된다. 향후, 기업과 협력하여 조기의 실용화를 목표로 한다.

알루미늄은 산성 용액 속에서 전기 분해 등의 처리를 통해 표면에 작은 구멍을 여러 개 만들 수 있다. 전류를 흐르게 하면 일정 간격으로 작게 움푹 패인 알루미나 막이 만들어 진다. 산화가 진행되면 움푹 패인 곳이 깊어져 표면에 수직으로 구멍이 뚫린 막이 형성된다.

구멍의 간격은 전기 분해의 전압이 높을수록 커지는 반면, 균일한 미세 구조를 만들기는 어려워진다. 국소적으로 전류가 집중하여 고온이 되어버리기 때문이다. 연구 팀은 두 종류의 산성 용액을 섞음으로써 전압이 높아도 안정시키는 방법을 개발했다.

연구 팀은 실험에서 구멍 중심부터 옆 구멍의 중심까지의 간격이 최대 1.1 마이크로(마이크로는 100만분의 1)미터가 되는 알루미나 막을 제작했다. 제어 가능한 구멍의 간격은 최소 5나노(나노는 10억분의 1)미터로 자유자재로 바꿀 수 있다. 구멍의 크기는 전기 분해의 시간으로 제어할 수 있어, 1.1마이크로 미터일 때, 최대 직경은 1마이크로 미터이다. 깊이는 최대 수 미터까지 만들 수 있다고 한다.

산화를 여러 번 반복함으로써 구멍의 형태도 제어할 수 있다. 신기술은 물질이 스스로 규칙적인 구조를 만들어 내는「자기 조직화」라는 방법을 활용했다. 기존에는 구멍과 구멍의 간격을 약 710 나노미터 보다 크게 만드는 것이 어려웠다고 한다.

신기술을 사용하여 구멍의 간격이나 크기를 조정한다면, 분리하고 싶은 물질에 딱 맞는 여과 필터를 만들 수 있게 된다. 제어 범위가 확대 되어 비교적 커다란 바이러스나 혈액 등의 분리에도 이용할 수 있을 것으로 예상된다.

구멍이 여러 개 있는 알루미나 막을 거푸집으로 활용하면 미세한 돌기를 만들 수 있다. 이 수법으로 만든 시트는 현재, 빛의 반사를 줄여 화면의 겹침 현상을 방지하는 디스플레이용 부품으로 이용되고 있다.

이번 기술을 잘 응용한다면, 평면뿐만이 아니라 구형 등에도 미세구조를 만들 수 있게 된다. 연구팀은 이음새가 없는 거푸집으로도 사용이 가능할 것으로 보고 있다. 앞으로는 제어할 수 있는 구멍의 간격을 더욱 넓히는 것이 목표이다.

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